蓝色钻石来自哪里？
蓝色钻石起源于惊人的“超深层”，与远古海洋层有关
八月 1, 2018
这是《自然》杂志中发表的文章“来自地球下地幔的含硼蓝色钻石”的延伸摘要。GIA 高级研究员 Evan Smith（埃文·史密斯）是这篇文章的主要作者，合著作者还包括卡内基科学研究所的 Steven B. Shirey（史蒂芬·B.·希格利）、开普敦大学的 Stephen H. Richardson（斯蒂芬·H.·理查森）、帕多瓦大学的 Fabrizio Nestola（法布里奇奥·内斯托勒）、卡内基科学研究所的 Emma S. Bullock（艾玛·S.·布洛克）、卡内基科学研究所的 Jianhua Wang（王建华）， 以及美国宝石研究院的Wuyi Wang（王五一） 。
IIb 型钻石是一种非常稀有的钻石，其晶体结构中含有硼，赋予宝石迷人的蓝色。著名的 Hope Diamond（霍普钻）就是这种蓝色钻石的完美例子。IIb 型钻石一直是一个地质谜团，但是《自然》杂志 2018 年 8 月 2 日刊中发表的新研究发现，它们是“超深层”钻石，意思是它们在地下结晶的地方要比其它钻石深得多。值得注意的是，这些蓝色宝石所含的硼原子可能起源于远古海洋层。
硼是一种富集在地球表面的元素。但是在钻石生长的地幔中，硼的浓度极低。因此，IIb 型钻石的硼含量出乎意料，也难以解释。数十年来，科学家们都深深着迷于蓝色钻石，但这些宝石的高价值和稀有性，以及它们几乎没有矿物内含物，使其成为研究的主要难题。
在这项研究之前，IIb 型钻石中还从未发现过矿物内含物。然而，经过两年对提交给 GIA 的钻石进行系统筛选后，有可能在 46 颗 IIb 型钻石中发现并检测到内含物。通过研究内含物（钻石结晶过程中渗入的矿物小块），研究团队可以推断出钻石生长的母岩和深度。这些内含物中的矿物只有在地球深处极高的压力下才会发现，从而得出结论，IIb 型钻石形成的深度至少在过渡带（深 410 至 660 公里）处，并延伸至下地幔（超过 660 公里）。相比形成于深度约为 150-200 公里古老而深厚的大陆基部的那些钻石，这种钻石的形成深度大约是它们的四倍。
从内含物中还可以看出，在这样的深度，钻石在海洋地壳中生成，通过俯冲像传送带一样传送至下地幔。与俯冲大洋岩石圈的连接表明，IIb 型钻石中的蓝色成因，硼，可能是从地表上沉积下来的。
当海水渗入海底时，会引起化学反应，让硼沉积在大洋岩石圈中。这项新研究提出了一个模型，据此说明一些硼被水合（含水）矿物俯冲至下地幔。在这个深度，升高的温度和压力会破坏水合矿物，然后释放出富含硼的液体，从而促使钻石生长。在 Smith（史密斯）和他的同事检测的蓝色钻石中，很多内含物同时存在有甲烷和氢气，薄薄的一层包围着固体矿物，为钻石在这种富含硼的液体中生长提供了证据。
这项新研究不仅揭示了 IIb 型钻石是迄今为止发现的最深的钻石之一，还表明了硼，甚至是水可以通过俯冲过程从海洋深处带入地幔。这是我们对地幔地球化学和板块构造过程的理解的关键观察结果。
直到最近，人们仍普遍认为超深层钻石总是很小，而且不具备宝石品质。目前的发现推翻了这一观点，蓝色含硼钻石属于超深层钻石，此外，2016 年的发现表明，相对更大、更纯的 (CLIPPIR) 钻石也属于超深层钻石。因此，世界上许多最为昂贵、最为闪耀的钻石也都是超深层钻石，使它们成为我们脚下几百公里深处对流地幔中宝贵的实体样本。
Evan Smith（埃文·史密斯）博士将在 2018 年 10 月 7 日至 9 日于卡尔斯巴德举行的 GIA 国际宝石学研讨会上介绍这项研究。欲了解有关课程的更多信息和注册，请访问 symposium.GIA.edu。
